重鋼煉鐵廠750m3高爐為新建高爐（新高爐）。鑒于原高爐出鐵過程中，爐口會(huì)排放大量紅棕色煙氣，一方面對(duì)環(huán)境造成污染；另一方面原運(yùn)行方式為電機(jī)工頻運(yùn)行，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門的出口擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量來滿足出鐵工藝，大量電源在閥門上白白浪費(fèi)。為解決該突出問題，降低損耗，我方?jīng)Q定對(duì)新高爐的除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。

QF：廠方高壓真空斷路器（為變頻器提供6KV高壓電）
QS1、QS2、QS3： 手動(dòng)隔離刀閘
BPQ：HARSVERT-A06/085變頻器
M： 630KW/6KV異步電動(dòng)機(jī)。

2、電機(jī)及風(fēng)機(jī)參數(shù)
電機(jī)參數(shù) 風(fēng)機(jī)參數(shù)
型　　號(hào)： YKK560-10 　　額定流量： 410000m3/h
額定功率： 630KW 　　　主軸轉(zhuǎn)速： 595rpm
額定電壓： 6KV 　　　　　軸功率： 630KW
額定頻率： 50Hz
額定電流： 82.9A
額定轉(zhuǎn)速： 595rpm

3、除塵風(fēng)機(jī)工藝要求
　　1)出鐵工藝周期
　　除塵風(fēng)機(jī)在不出鐵時(shí)，只需要很低的轉(zhuǎn)速（甚至為零），根本不需要滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。利用高壓變頻器根據(jù)實(shí)際需要對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻運(yùn)行，既保證和改善了工藝，又達(dá)到節(jié)能降耗的目的和效果。

整個(gè)出鐵工藝高速時(shí)間約45分鐘，高速定為50Hz(可以調(diào)節(jié))；低速定為0Hz(可以調(diào)節(jié))。
　　2）監(jiān)控和操作
　　采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造具體實(shí)現(xiàn)過程如下：變頻器操作可以在本機(jī)控制，也可以遠(yuǎn)程操作。變頻器包括一臺(tái)內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)（如RS485）的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)展控制開關(guān)量，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。變頻器也可由控制室的上位機(jī)或操作臺(tái)進(jìn)行操作，出鐵時(shí)，變頻器高速運(yùn)行，不出鐵時(shí)，變頻器低速運(yùn)行（甚至不運(yùn)行）?？梢愿鶕?jù)工況需要自由設(shè)定，*可以滿足工藝要求。
　　上位機(jī)：可以通過上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，一方面便于用戶隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，另一方面，也利于設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)，故障問題可以及時(shí)得到解決。
　　3）變頻器技術(shù)指標(biāo)
輸入電壓 　　三相交流有效值 6.0KV±10％
輸入頻率 　　50±5Hz
輸出電壓 　　三相正弦波電壓0-6KV
輸出頻率 　　0-50Hz
頻率分辨率 　0.01Hz
加速時(shí)間 　　 可按工藝要求設(shè)定
減速時(shí)間 　　可按工藝要求設(shè)定
頻率設(shè)定方式 高低兩級(jí)速度，可在0-50Hz范圍內(nèi)調(diào)整
故障診斷及檢測(cè) 自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)定位
網(wǎng)側(cè)功率因數(shù) 0.95（高速時(shí)）
過載保護(hù) 　　120％l分種（每10分鐘）、150％立即保護(hù)
防護(hù)等級(jí) 　　IP20
環(huán)境溫度 　　 0-40℃
環(huán)境濕度 　　 90%,無凝結(jié)
海拔高度 　　1000米以下

三、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)原理

　　HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串并聯(lián)而成，從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出，它對(duì)電網(wǎng)諧波污染小，總體諧波畸變THD小于4%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機(jī)，其工作原理如下：
　　1、電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串接起來，形成Y接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機(jī)。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)每相由7個(gè)功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓可達(dá)3500V，線電壓達(dá)6kV左右，每個(gè)功率單元承受全部的電機(jī)電流，但只提供1/7相電壓和1/21的輸出功率。
　　2、每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法，實(shí)現(xiàn)多重化，以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。給功率單元供電的二次繞組每3個(gè)一組，分為7個(gè)不同的相位組。輸入電流波形接近正弦波，總的諧波電流失真小于1%，輸入的綜合功率因數(shù)可達(dá)0.95以上。
　　3、逆變器輸出采用多電平移相式PWM技術(shù)，同一相的功率單元輸出相同幅值和相位的基波電壓，但串聯(lián)各單元的載波之間互相錯(cuò)開一定的電角度，實(shí)現(xiàn)多電平PWM，輸出電壓非常接近正弦波，每個(gè)電平臺(tái)階只有單元直流母線電壓大小，所以dv/dt很小，功率單元采用較低的開關(guān)頻率，以降低開關(guān)損耗，提高效率，由于采用移相式PWM，電機(jī)電壓的等效開關(guān)頻率大大提高，且輸出電平數(shù)增加。以6KV輸出電壓等級(jí)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)為例，輸出相電壓均為11電平，線電壓均為21電平，輸出等效開關(guān)頻率為6kHz，電平數(shù)和等效開關(guān)頻率的增加有利于改善輸出波形，降低輸出諧波，由諧波引起的電機(jī)發(fā)熱、噪音和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)都大大降低，因此對(duì)電機(jī)沒有特殊要求，可直接用于普通異步電機(jī)。

四、節(jié)能分析：

1、節(jié)能原理
　　當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，使風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)滿足工藝要求，根據(jù)風(fēng)機(jī)的相似定律，變速前后流量、壓力、功率與轉(zhuǎn)速之間關(guān)系為：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
Q1、H1、P1——風(fēng)機(jī)在n1轉(zhuǎn)速時(shí)的流量、壓力、功率；
Q2、H2、P2——風(fēng)機(jī)在n2轉(zhuǎn)速時(shí)相似工況條件下的流量、壓力、功率。
假如轉(zhuǎn)速降低一半，即：n2/n1=1/2，則P2/P1=1/8，可見降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達(dá)到節(jié)能的目的。

　　
當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz滿載時(shí)功率因數(shù)為0.96，工作電流比電機(jī)額定電流值要低許多，電流降為52A。由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。
3、節(jié)能計(jì)算
　　根據(jù)變頻器的運(yùn)行記錄，統(tǒng)計(jì)風(fēng)機(jī)在一天中高低速度段的運(yùn)行時(shí)間(風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)間占40%)，全年工作時(shí)制按8600小時(shí)計(jì)算,得到如下運(yùn)行數(shù)據(jù)：
P高速=1.732×6×52×0.96×8600×40%=178.4
P原來=1.732×6×82.9×0.8×8600=592.7
年節(jié)電率:(P原來- P高速)÷P原來=69.8%

六、應(yīng)用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的其他效果

　　改善了工藝。投入變頻器后除塵風(fēng)機(jī)可以非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整風(fēng)量，運(yùn)行人員可以自如的調(diào)控，除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)得到了改善，提高了效率。
　　延長電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命。一般除塵風(fēng)機(jī)均為離心式風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)間長，啟動(dòng)電流大（約6～8倍額定電流），對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊力很大，嚴(yán)重影響其使用壽命。而采用變頻調(diào)速后，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟制動(dòng)，對(duì)電機(jī)幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長機(jī)械的使用壽命。
　　減少閥門機(jī)械和風(fēng)機(jī)葉輪的磨損。減少了風(fēng)機(jī)振動(dòng)和軸承磨損。延長風(fēng)機(jī)的大修周期，節(jié)省檢修費(fèi)用和時(shí)間。
　　減少了維護(hù)費(fèi)用和檢修工作量。原除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，經(jīng)常造成風(fēng)機(jī)和電機(jī)的損壞，維護(hù)工作量大，檢修費(fèi)用高。自改變頻調(diào)節(jié)后保證了風(fēng)機(jī)在正常范圍內(nèi)運(yùn)行。
　　便于實(shí)現(xiàn)除塵控制系統(tǒng)自動(dòng)化。除塵系統(tǒng)的風(fēng)量經(jīng)常需要根據(jù)工藝的要求變化，在過去用擋板調(diào)節(jié)時(shí)，存在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開度與流量的關(guān)系曲線的線性問題。往往由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磨損量過大，閥門特性發(fā)生變化，出現(xiàn)非線性問題，致使調(diào)節(jié)過程失誤，自動(dòng)控制系統(tǒng)無法正常工作。而變頻調(diào)速始終保持在線性高精度0.1～0.01Hz的范圍內(nèi)工作，為實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)的自動(dòng)化創(chuàng)造*條件。